[发明专利]伺服数控冲床的CAM系统及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控冲孔生产线的机械设计、控制系统和计算机辅助制造技术领域，尤其涉及伺服数控冲床的加工方法。

背景技术

伺服主传动系统采用伺服电机作为主传动的直接动力来源，其相对于以往机械式、液压式主传动，具有以下特点：系统打破了数控转塔冲床主传动是机械式或液压式地传统结构模式地束缚，采用全数字化技术进行产品研发；系统采用伺服电机作为冲床的直接动力源；为使伺服电机的功率减少，降低制造成本而采用多杆增力结构，满足总冲压力的要求；由于是伺服电机的结构，机床使用过程中无需更换油料，不冲压不耗电，电机旋转一周冲头两次冲压；高速、高性能、高效、高度集成；我国从2006年开始对伺服数控冲床进行研发，对伺服数控冲床CAM自动编程软件的研究很少，没有一种成熟的系统。目前数控冲床CAM自动编程软件由国外产品独占鳌头，国际上用于数控冲床的具备数控编程功能的CAD / CAM软件主要有Radan ，JetCAM，SigmaNEST，ProCAM.等系统，这些软件都集成了数控加工功能模块，主要用于机械数控冲床和液压数控冲床。但对于新型的伺服数控冲床来说，因为没有体现高速、高性能、高效、高度集成的新型功能使之编程的代码效率低，步骤多，繁琐切价格昂贵；具体在自动适配模具方面有以下三类缺点：( 1 ) 对于单次冲压，从CAD转换来的图形，生成单点冲，导致冲孔速度慢，精度较差；( 2 )对于多次冲压的内冲孔(大圆，锁孔等) 自动适配模具不合理，导致冲孔次数多，速度慢。( 3 )对于特殊模具如滚筋和多子模，没有该功能或实现困难。（4）在复杂零件冲压中重定位经常需要手动。（5）微连接采用中间微连接和角部微连接，角部微连接取出零件比较困难；由于上述软件的局限性，导致冲孔CAM系统控制落后，技术性能、通用性和效率比较差。 为了适应这种新型伺服数控冲床的特点，研制了伺服数控冲床CAM系统。

发明内容

本发明的目的在于适应伺服数控冲床高速、高性能、高效、高度集成的特点，开发出国产伺服数控冲床的CAM系统。为解决上述技术问题，本发明针对现有CAM系统生成的伺服数控冲床加工程序速度慢、冲孔精度差的缺点进行了技术创新，以达到提高冲孔速度和精度的目的。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种伺服数控冲床的CAM加工方法，其特征是它包括如下步骤：

数据定义步骤：数据定义步骤定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取步骤、模具库管理步骤、参数设置步骤、自动适配模具步骤、刀具图形组回写步骤、优化和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤，每个步骤调用这里定义的数组和公共变量；

参数设置步骤：参数设置步骤读取设置窗体的参数，存放到数据定义步骤定义的公共变量中，这些参数有程序号、板材长度、板材宽度、板材厚度、X行程、Y行程、微连接方式、重定位等并把这部分公共变量传递给包括自动适配模具步骤、优化和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤在内的各个功能步骤；

模具库管理步骤：模具库操作步骤读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组，输出模具库数组至自动适配模具步骤、优化和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤，输出刀具图形组的图形至刀具图形组回写步骤和模拟仿真步骤； 

CAD图形读取步骤：CAD图形读取步骤读取图形库的所有图素，从中筛选出需要适配模具的图素转换进数据定义步骤定义的图素数组中，并输出图素数组的数据至自动适配模具步骤；

自动适配模具步骤：自动适配模具步骤从CAD图形读取步骤获取图素数组，得到工件的加工轮廓，再根据内轮廓、外轮廓的类型相应生成工件的加工轨迹；按照其外形特征和加工的复杂程度分为四类，其一为简单内部区域加工轮廓，如孔、长圆孔、长方孔，用一次冲压完成加工的单元对象；其二规则工件轮廓，由一些圆弧和直线组成的规则外形加工轮廓，用同一模具多次冲压完成加工的对象；其三复杂加工轮廓，由一些直线或圆弧围成的任意形状的加工轮廓，用多种模具多次冲压完成加工的对象；其四特殊加工轮廓：大圆的内部冲压采用大圆的内部冲压破碎处理、锁孔的内部冲压采用锁孔的内部冲压破碎处理、滚筋模具的滚筋压制以及多子模的应用；用几种模具组合方式进行适配以达到快速冲孔的目的；

对以上四种不同的轮廓和图素类型按照直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲、直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切在内的类型进行适配模具，并把适配模具后的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写步骤；